Construcciones Mecánicas Solé ha acumulado una experiencia de tres años mecanizando moldes a alta velocidad

Traducido a números, este aumento en la productividad ha supuesto una reducción del 50 % en el número de electrodos empleados para la fabricación de moldes.

Esta apuesta de la empresa por esta tecnología se concretó en su día con una inversión inicial de más de 50 millones de pesetas (excluyendo los gastos de formación).
Por otra parte, la firma adquirió el pasado mes de diciembre otras dos máquinas de alta producción, que no de alta velocidad, para reforzar su capacidad de fabricación. Se trata de los modelos VCP 710 y VCP 600 de Mikron.

Objetivo: aumentar la productividad

Tres años es tiempo suficiente para valorar los pros y los contras de una tecnología que supone un cambio radical en la concepción del mecanizado. Para Josep Solé, si se quiere dar este paso es imprescindible tener muy claro los objetivos que se quieran conseguir: "hay que saber si la alta velocidad se adecúa al trabajo que realiza la empresa y sobre todo hay que tener una mente abierta". Otro punto importante en favor de esta tecnología es el hecho de que aún es una decisión pionera. "Se trata de ir por delante del mercado", explica Josep Solé. Toda una filosofía de una firma que tiene vocación de líder.

Josep Solé considera que son muy pocas las empresas de moldes que han adoptado esta tecnología, "si se entiende por alta velocidad un determinado número de revoluciones y unos determinados avances". Por tanto, aún existe mercado para aquellas empresas que no hayan dado el paso a la alta velocidad, si bien su capacidad de competir se verá muy mermada dadas las necesidades cada vez más complejas de los clientes y la reducción de los plazos de ejecución.

Cuando C.M Solé apostó por la alta velocidad se planteó reducir a la mitad el número de electrodos construidos, con el consiguiente aumento de mecanizado directo a material templado. Esto significa una reducción del número de operaciones necesarias para fabricar un molde, que son cinco en el caso de la electroerosión: diseño, fabricación, verificación de electrodos, erosionado y pulido. En el caso de la alta velocidad, las operaciones se reducen a la preparación del mecanizado y al mecanizado de la pieza. Se eliminan por tanto los electrodos y se hacen innecesarias las operaciones de; diseño, construcción, verificación de electrodos y los mecanizados posteriores, erosionado y pulido.

A esto hay que añadir la velocidad de mecanizado (hasta 42.000 rpm en el caso de la HSM 700) y una aceleración de hasta 10 m/s2. Para probar esta evidente ventaja teórica, los responsables de C.M.Solé compararon el tiempo de fabricación de piezas que antes fabricaban empleando la electroerosión. Contando sólo el tiempo de mecanizado, piezas que requerían 6 horas utilizando la electroerosión por penetración se mecanizan en 77 minutos en alta velocidad.

Sin embargo, alta velocidad no es lo mismo que mecanizado convencional e implica por tanto un concepto distinto que afecta a la cualificación del personal, a las herramientas empleadas, a los programas de CAM que se utilicen y a toda la filosofía de producción de moldes de la empresa.
El primer paso que debe hacerse para implementar la alta velocidad es la formación de personal cualificado. En palabras de Josep Solé, hay que contar con operarios formados en esta tecnología incluso antes de comprar la primera máquina. En C.M. Solé optaron por crear un departamento a parte, especializado en alta velocidad , formado en la empresa y en colaboración con Mikron fábrica.

La elección de las herramientas se convirtió también en un paso importante. Éstas se escogieron mediante pruebas realizadas a ocho marcas importantes. La elección final proporciona un 70% de las herramientas de alta velocidad que utiliza la empresa, mientras que el resto procede de otras dos marcas. Según explica Josep Solé, el gasto en herramientas ha aumentado a causa de la alta velocidad: "la inversión en herramientas es 3 veces superior al mecanizado convencional", pero en cualquier caso, este aumento en el coste está ampliamente justificado por el aumento de la productividad.
Por último, hacía falta también un sistema CAM que soportara las exigencias de un mecanizado a alta velocidad. La firma llevó a cabo una serie de pruebas piloto que la inclinaron a favor de la aplicación de Unigraphics, actualmente las 2 estaciones de trabajo alimentan a las 3 Mikron. (ver cuadro).

Cambio en el modelo de producción

Cualquier empresa que implante la alta velocidad a su producción intentará desviar el máximo número de trabajos hacia esta tecnología. Es el caso de C.M.Solé. La metodología de trabajo consiste en hacer el máximo número de operaciones utilizando la alta velocidad y emplear la electroerosión para el resto. "Primero se intenta mecanizar en alta velocidad y luego en el resto de mecanizados", añade Josep Solé. Para esta empresa, el debate que pueda existir entre alta velocidad y electroerosión es un debate ficticio, ya que todavía existen muchas geometrias que sólo es posible mecanizar mediante la electroerosión. "La relación entre ambas tecnologías es de complementariedad", añade.

No obstante, la alta velocidad sí que ha influido en el diseño. Prueba de esto es la creación de moldes hechos enteramente en aluminio. Josep Solé argumenta que el hecho de mecanizar también en alta velocidad ha proporcionado a sus clientes un abanico de posibilidades más amplio, que les ha llevado a fabricar geometrías más complejas.

Otro tópico que ha resultado ser falso es el cuello de botella que crea la alta velocidad en la oficina técnica, dado el largo tiempo de preparación que requiere cada mecanizado. Esto es así por que el tiempo que se emplea en la preparación y programación de las máquinas, se gana de la reducción del tiempo empleado en el diseño de los electrodos.

Las claves de un sistema CAM

¿Qué se debe esperar de un sistema CAM para Alta Velocidad? Jaume Solé, director técnico de la firma, resume de esta forma los requisitos que debe cumplir un sistema de CAM: que soporten las estrategias propias de este tipo de mecanizado, y que tengan la capacidad suficiente para mantener bajo carga la máquina de alta velocidad escogida.

¿Qué criterios se emplean para escoger un sistema de CAM? C.M. Solé optó por realizar pruebas piloto con prototipos reales. De esta forma, se consiguió reducir la elección a tres sistemas de CAM, de entre los cuales se óptó finalmente por la solución propuesta por Unigraphics(UGS).
En la elección pesó el hecho que UGS ofreciera sistemas diseñados específicamente para alta velocidad, que estuvieran completamente integradas y al mismo tiempo, ofrecieran una gran flexibilidad a la hora de definir estrategias de mecanizado.
Este sistema permite también determinar la calidad del acabado superficial mediante tolerancias. Otra ventaja de UGS es el equipo técnico de la empresa., básico para una buena colaboración.

Equipos de alta velocidad y alto rendimiento La fresadora de alta velocidad HSM700, adaptada por Mikron a la tecnología HSC, se adapta al mecanizado económico de electrodos de grafito o cobre y matrices de acero. El husillo principal, con alojamiento híbrido y hasta 42.000 rpm, ofrece condiciones de corte en la gama HSC incluso para diámetros de fresa pequeños. La potencia del husillo, de hasta 14 kW con pares elevados, permite también la fabricación de piezas en serie de metales ligeros, no férreos o de plástico. Las velocidades de mecanizado son de 20m/min con aceleraciones de 10 m/s2. y avances rápidos de hasta 40m/min. El armazón de la máquina es especialmente rígido y está fabricado en material de fundición que amortigua las vibraciones. Las fuerzas que producen las aceleraciones de los ejes se absorben en el proceso de fresado de forma segura y sin reacción. La dinámica de la máquina permite mover sin limitación las piezas de trabajo con masas de hasta 400 kg, aunque admite cargas de hasta 700 kg, por tanto,, es posible el mecanizado de grandes piezas de acero. Por otra parte, este modelo posee un sistema de cambio de herramientas modular.

El control de alta velocidad HS Plus está adaptado a la máquina y dispone de algoritmos que hacen el mecanizado más preciso a altas velocidades. El mando está adaptado a los requisitos de construcción de moldes y su sistema operativo estándar posee una gran seguridad de funcionamiento y permite la comunicación con sistemas externos, tales como CAD-CAM a través de la red. C.M.Solé aquiere otras dos máquinas de alto rendimiento El pasado mes de diciembre C.M.Solé adquirió dos centros de mecanizado de alto rendimiento. Ambas máquinas son modelos de la gama VCP de Mikron, poseen un control Heidenhain 426 y están diseñadas para cumplir los requisitos de la fabricación de moldes y matrices. Se trata de los modelos VCP 600 y VCP 710. El centro de mecanizado vertical VCP 600 está diseñado para ofrecer un mecanizado de alto rendimiento en un espacio mínimo. Se ajusta muy bien al mecanizado preciso de moldes y matrices. Posee un husillo (Spet-Tec) a 20.000 rpm. La velocidad de mecanizado es de 15 m/min con avances rápidos de 22 m/min. El modelo VCP 710 ofrece un mecanizado de alta precisión en el mecanizado de tres ejes. Posee una gran estabilidad. La velocidad del husillo es de 20.000 rpm, con una velocidad de mecanizado de 20 m/min y avances rápidos de 30 m/min.